Plastics, classified by long-term use temperature, can be divided into general-purpose plastics, engineering plastics and high-temperature plastics, of which high-temperature plastics are also known as heat-resistant plastics, high-performance plastics, special engineering plastics și așa mai departe.
Materialele plastice cu scop general sunt materiale plastice care sunt utilizate pentru o perioadă lungă de timp la temperaturi mai mici de 100 oC; Cele cinci materiale materiale majore cu scop general includ polietilen (polietilen, PE), polipropilenă (polipropilenă, PP), polistiren (polistiren, PS), clorură de polivinil (clorură de polivinil, PVC) și acrilonitril-butadien-stiru-copolimeri (ABS); Au proprietăți mecanice scăzute, dar sunt utilizate pe scară largă în industria de ambalare, aparate de acasă și construcții, datorită gamei largi de aplicații și proprietăților excelente de procesare.
Materialele plastice de inginerie, sunt materiale plastice care sunt utilizate pentru perioade lungi de timp la temperaturi cuprinse între 100 OC și 150 OC; Cele cinci materiale materiale de inginerie majore includ policarbonat (policarbonat, PC), polioximetilenă (polioximetilenă, POM), poliester (polbutilen tereftalat, PBT), poliamidă (poliamidă, PA) și polistiren (polfenilenă, PA). Poliamidă, PA) și oxid de polifenilen (PPO); Au proprietăți mecanice bune, rezistență chimică și rezistență la abraziune, prin adăugarea de modificatori, pot optimiza materialul, materialele plastice ușor de procesat sunt utilizate pe scară largă în industria auto, electronică și utilaje.
Materialele plastice cu temperaturi ridicate sunt materiale plastice care pot fi utilizate pentru o lungă perioadă de timp la temperaturi mai mari de 150 OC; Au multe proprietăți excelente care se pot manifesta doar la temperaturi ridicate de lucru, incluzând proprietăți mecanice bune și rezistență chimică excelentă, dar și rezistență la radiații, ignifug de flacără și proprietăți electrice bune; Prin modificare, stabilitatea dimensională și rigiditatea materialului pot fi îmbunătățite, îmbunătățind în același timp proprietățile de frecare și ajustarea conductivității electrice; În industria militară, aviație, aerospațială, auto și petrol și gaze, înlocuirea metalelor și ceramicii tradiționale, materialele plastice la temperaturi ridicate continuă să aibă aplicații noi și provocatoare, devenind unul dintre produsele din plastic cu cea mai rapidă creștere.
1. Bridging Engineering Plastics la materiale plastice la temperaturi ridicate - PPA, para
Poliamidele aromatice includ poliamidă semi-aromatică (poliftalamidă, PPA) și poliamidă complet aromatică (poliardamidă, para). Prin introducerea segmentelor de lanț de amidă semi-aromatice sau complet aromatice care conțin inele de benzen în lanțul principal al moleculei PA alifatice, sunt îmbunătățite proprietățile mecanice, rezistența la căldură și stabilitatea dimensională a PA convențională.
Principalii furnizori de PPA sunt BASF, DuPont, DSM, EMS, Evonik, Kuraray, Mitsui, Sabic și Solvay, iar cele comune sunt PA4T, PA6T, PA9T, PA10T și alte PPA.Table 1, luând Zytel® Dupont ca exemplu , arată și compară proprietățile PA6, PA66 și PPA. PPA, unde PPA este PA6T/XT (hexametilendiamina + metilglutilendiamina + acid tereftalic).
Principalii furnizori de Para sunt DuPont, Kolon, Solvay, Teijin și Tayho, etc., dintre care cele mai cunoscute sunt Nomex-ul lui Dupont (izoftalamidă de polisophtaloil) și Kevlar (all-pararuarylamidă). Principalele formulare ale produsului sunt hârtie (hârtie izolantă (hârtie izolantă ), foi și fibre; Nu are punct de topire și începe să se descompună la 370 OC sau mai sus; Are o rezistență dielectrică ridicată, iar proprietățile sale pot fi comparate cu PA6, PA66 și PPA. A început să se descompună; rezistență dielectrică ridicată, poate rezista la tensiune pe termen scurt de 40 kV/mm; O bună duritate mecanică (hârtie izolatoare de 1,5 mm, rezistență la tracțiune de 1800 N/cm, alungire la pauză 8,0%); în 220 OC poate fi utilizat mult timp mai mult de zece ani; rezistență la coroziune chimică, rezistență la iradiere și ignifug; utilizat în principal pentru izolație electrică (de exemplu, transformatoare) și retardant de flacără, etc. Kevlar Forma principală de produs este fibră și foaie; Fără punct de topire, 427 OC peste începutul descompunerii; rezistență ridicată, modul ridicat și duritate (rezistență la tracțiune a fibrei de 3,6 GPa, modul de tracțiune de 130 GPa, alungire la pauză 3%); utilizarea pe termen lung a temperaturii de 180 OC; Folosit în principal ca fibre super-puternice și materiale de întărire, utilizate în militare, aviație și aerospațial și alte componente structurale.
2. Exemple de înlocuire a oțelului cu plastic - PPS, PAEK, PI
Sulfura de polifenilen (PPS) este o rășină termoplastică, semi-cristalină, cu o legătură de benzen-sulf în lanțul principal al moleculei. Principalii furnizori de PPS sunt Celanese, Dic, Kureha, Polyplastics, Solvay, Toray, Tosoh și Zhejiang Nhu .PP -urile pot fi utilizate pentru o perioadă lungă de timp la temperaturi cuprinse între 180 și 220 OC, cu absorbție scăzută a apei și o stabilitate dimensională bună. Poate fi utilizat mult timp în intervalul de temperatură de la 180 până la 220 OC, cu o absorbție de apă foarte mică și o stabilitate dimensională bună. După modificare, este utilizat pe scară largă ca material structural în industria electronică, electrică și auto. Tabelul 2, prezintă proprietățile PPS cu Fortron® al Celanese ca exemplu.
Polyretherketon (PAEK) este un semi-cristalin, termoplastic, incluzând în principal polietertonă (PEK), polietterretonă (PEEK), polieterketoneketone (PEKK) și așa mai departe. Pekk), etc. Diferența dintre diferitele soiuri de paek este compoziția chimică, ordinea și proporția cetonei eter, temperatura de tranziție a sticlei de la 143 la 175 OC, punctul de topire de la 338 la 375 OC. Structura moleculară Paek conține inel de benzen, cu proprietăți mecanice bune, izolare electrică și rezistență chimică; Lipirea eterului și astfel încât să aibă un flexibil și să poată fi modelat cu metoda de procesare termoplastică. Principalii furnizori de Paek sunt Akro-Plastic, Celanese, Evonik, Solvay și Victrex. Tabelul 3, de exemplu, arată proprietățile PEEK de la Victrex. De menționat este faptul că PEEK se dezvoltă rapid pentru fire și pulberi de imprimare 3D, care sunt disponibile de la furnizori precum Lehvoss, Indmatec, Solid Concepts și altele.
Polimeida (PI) este un polimer care conține o imide (-co-nH-co-) pe lanțul principal, incluzând trei tipuri alifatice, semi-aromatice și aromatice, termoposite, pe bază de amorf, termoplastică și termosetare. PI nu are un punct de topire semnificativ, rezistență la temperatură ridicată de până la 400 OC, proprietăți izolatoare ridicate; utilizat pe scară largă în domeniul aviației, aerospațial, microelectronice, nano, cristal lichid, membrane de separare, laser, etc. Principala formă de produs de PI. Principalele forme de produs ale PI sunt filmele, fibrele, spumele și rășinile. 3e Etese, Arakawa, DuPont, Kaneka, Mitsui, Taimide, etc. Rezistența la tracțiune a filmului Dupont de tip 100 hn PI realizat din Kapton® este de 231 MPa și 139 MPa la 23OC și, respectiv, 200 OC. 231 MPa și 139 MPa la 23OC și, respectiv, 200 OC, iar modulul de tracțiune a fost de 2,5 GPa și, respectiv, 2,9 GPa, respectiv.Table 4, de exemplu, arată proprietățile rășinilor PI care pot fi utilizate pentru prelucrarea modelului de injecție, folosind Mitsui's's's Aurum® ca exemplu.
Printre materialele plastice la temperaturi ridicate, polimidele (PI) sunt în vârful piramidei în ceea ce privește dimensiunea rezistenței la temperatură. Polamidele sunt produse prin polimerizarea dianhidridelor și a diaminelor și prin introducerea ulterioară a legăturilor eter și amidă în lanțul principal, se pot obține, respectiv, polieter-imide (PEI) și, respectiv, poliamidă-imidă (PAI). Pentru polimidele termoplastice disponibile în comerț, PI, PEI și PAI sunt reprezentate de obicei de Mitsui's Aurum®, SABIC's Ultem® și, respectiv, Torlon® de Solvay. Tabelul 5 prezintă proprietățile de bază ale produselor de la acești trei furnizori. Este demn de remarcat faptul că Ultem® PEI de la SABIC a început să fie utilizat în filamentele de imprimare 3D de la Stratasys (Ultem® 9085). În rezumat, polimidele sunt disponibile într -o mare varietate de produse cu performanțe generale excepționale, variind de la filme, fibre, acoperiri, spume și compozite și pot fi selectate pentru o varietate de scopuri de aplicație.
În materialele plastice la temperatură ridicată, există o clasă de materiale amorfe cu o transmisie ridicată (ASTM D1003), care sunt materiale plastice transparente (transmiterea luminii vizibile la lungimi de undă de 400-800nm este peste 80%) și au temperaturi mai ridicate de căldură în comparație Pentru materialele plastice transparente comune, PS, PC și PMMA, care sunt capabile să îndeplinească cerințele mai stricte pentru materiale la temperaturi ridicate în cazul înlocuirii materialelor plastice pentru sticlă.
3. Exemple de materiale plastice în locul sticlei - PSU, Pesu, PPSU, PAR
Polisulfona (PSU sau PSF) este o clasă de rășini termoplastice care conțin -SO2- în lanțul principal, amorf. Există trei tipuri principale de polisulfone, PSU de tip A, polietersulfone (PESU) și poliarsulfone (PPSU), formulele structurale ale celor trei sunt prezentate în figura de mai jos. Temperatura de utilizare pe termen lung a polisulfonei poate atinge 180 OC, rezistența la căldură pe termen scurt poate fi de până la 220 OC, cu o stabilitate dimensională bună, izolație electrică, rezistență chimică și hidroliză, utilizată în principal în automobile, electronice și electrice, gospodărie (contact alimentar) Și alte câmpuri, în special unele părți transparente, reprezintă o alternativă bună la metal, sticlă și ceramică.
În prezent, principalii furnizori de polisulfone sunt BASF, SABIC, SOLVAY, Sumitomo și așa mai departe. Tabelul 6 prezintă proprietățile PSU, PESU și PPSU folosind ca exemplu Ultrason® BASF. Toate trei pot fi întărite în continuare cu fibre de sticlă și fibre de carbon și prelucrate prin turnare prin injecție și extrudare.
Polylatatul (PAR) este un compus din poliaril, o rășină termoplastică cu inele de benzen și legături de ester în lanțul principal și este amorfă. PAR are o transmisie bună a luminii (aproape de 90%), rezistență la căldură, recuperare elastică, rezistență la intemperii și flacără Proprietățile ignifuge și este utilizat în principal în dispozitive de precizie, automobile, îngrijiri medicale, alimente și necesități zilnice. Un reprezentant tipic al PAR este U-Polymer® de la Unitatea, care este o rășină de bisfenol. Polymer®, un copolimer de bisfenol A și acid tereftalic și izoftalic. Tabelul 7 prezintă unele dintre proprietățile U-polimerului și merită menționat că duritatea PAR este semnificativ mai bună decât cea a materialelor plastice polisulfone.
4. Plastice cu funcții speciale (Fluoroplastics) - PVDF, PTFE, PCTFE, etc.
Fluoroplasticii sunt poliankani în care unii sau toți atomii de hidrogen au fost înlocuiți cu atomi de fluor. Cele șase fluoroplastice comune includ politetrafluoroetilen (PTFE), tetrafluoroetilen-perfluoroalkoxi copolimer de vinil (polifluoroalkoxi, PFA), etilen fluilime (PEP), etilen-etilen-perfluoletilen (PEP) ER (PFAVC). , FEP, copolimer de etilen-tetra-fluoroetilen (etilen-tetra-fluoro-etilen, ETFE), fluor de poliviniliden (PVDF) și policlorotrifluroetilen (pctef). (PCTEF).
În general, fluoroplasticii au o rezistență excelentă la coroziune, rezistență la temperatură ridicată și scăzută, coeficient scăzut de frecare, proprietăți de auto-lubrifiere bună și dielectrice și sunt utilizate pe scară largă în chimică, electronică, electrică, aviație, aerospațială, utilaje, construcții, medicamente, auto și auto Alte domenii industriale. Principalele proprietăți ale celor șase fluoroplastice sunt prezentate în tabelul 9, din care vâscozitatea topiturii PTFE este prea mare pentru a fi utilizată în procesul de turnare prin injecție; PFA, FEP, ETFE, PVDF și PCTEF au o performanță de procesare mai bună și pot fi modelate prin modelarea prin injecție, extrudarea și alte procese. În prezent, principalii furnizori de fluoroplastici sunt 3M, Chemours (fosta DuPont Fluoroplastics), Dakin, Solvay, Arkema, etc. Formele de produs includ profiluri extrudate, pelete, filme, pulberi, etc. Deoarece PFA, FEP, ETFE, PVDF și PCTEF, nu sunt potrivite pentru modelarea prin injecție. De menționat că unele fluoroplastice, cum ar fi PVDF, au proprietăți speciale, cum ar fi barieră și piezoelectricitate pe care nu le au plasticele tradiționale de înaltă temperatură și se dezvoltă rapid în unele aplicații noi provocatoare în bateriile de litiu, semiconductori și alte industrii.
Pe scurt, materialele plastice la temperatură ridicată includ în principal poliamidă aromatică (PPA, PARA), polifenilen sulfură (PPS), polararlenă cetonă (vârf), polimidă (PI), polisulfone (psu, pesu, pps), polarilat (PAR), lichid Polimer de cristal (LCP) și materiale plastice cu fluor etc., și utilizarea lor pe termen lung a temperaturii de 150 până la 300 OC, principalele caracteristici sunt, respectiv, caracteristicile lor principale includ rezistență la căldură ridicată, rezistență ridicată, transparență ridicată, fluiditate ridicată și ridicată Rezistența la frecare etc., iar performanța poate fi îmbunătățită în continuare prin modificare. Aceste materiale plastice la temperaturi înalte au propriile avantaje și dezavantaje, în aerospațial, automobile, electronice și alte industrii, plastic în loc de oțel, plastic în loc de sticlă (sau ceramică) și o varietate de aplicații provocatoare, necesită o selecție diferită a materialelor și designul produsului pentru a îndeplini diferitele cerințe.
